Что такое стопорная гайка? Типы, конструкция и индивидуальные решения

Почти каждый из нас собирает какие-либо компоненты в повседневной жизни. Мы видели запертые гайки дома, в офисах и на дорогах. Но задумывались ли вы о том, как это работает и почему используется в деталях? Стопорная гайка, по сути, обеспечивает устойчивость к вибрации. Во многих отраслях промышленности компоненты выходят из строя из-за ослабления стопорных гаек. Поэтому для различных компонентов и сфер применения следует использовать правильные стопорные гайки. В этой статье вы узнаете, насколько важны конструкция, типы, материалы и стандарты при выборе специальных стопорных гаек.

Рисунок 1: Пример стопорной гайки

Что такое стопорная гайка?

Стопорная гайка состоит из различных типов стопорных элементов, которые помогают противостоять крутящему моменту и вибрации. Обычная гайка не способна сохранять устойчивость при воздействии силы зажима, в то время как стопорная гайка соединяется с болтом и фиксируется им, сохраняя силу зажима. Благодаря фиксации болтом она может лучше противостоять вибрации по сравнению с обычной стопорной гайкой.

Как определить стопорную гайку?

Вам может быть сложно отличить обычную гайку от стопорной. Обычная гайка состоит только из резьбы во внутренней части, в то время как стопорная гайка должна иметь стопорный элемент, помогающий ей противостоять вибрации. Стопорная гайка должна состоять из нейлонового кольца в верхней части гайки или штифта, обеспечивающего стопорение стопорной гайки.

Стопорные гайки и болты

Связь между стопорными гайками и болтами интересна. Для начала нужно понять, что такое болт. Болт — это крепёжное изделие, состоящее из резьбы и головки на конце. Болт используется вместе с гайкой для соединения материалов. Задача болта — поддерживать усилие зажима, пока гайка неподвижна, и предотвращать её проворачивание/раскрытие.

Для чего используется стопорная гайка?

Его основное назначение — обеспечить неподвижность и предотвратить ослабление гайки при увеличении вибрации и крутящего момента. Он помогает предотвратить выход из строя компонента, предотвращая ослабление стопорной гайки, и поэтому область его применения широка: от бытовых деталей до ответственных деталей, таких как компоненты аэрокосмической техники.

В чем разница между гайкой и стопорной гайкой?

Обычная гайка состоит из металлической детали с резьбовым отверстием, а стопорная гайка опирается на свою конструкцию, например, на штифт или нейлоновое кольцо в верхней части гайки. Обычная гайка не способна противостоять динамической нагрузке, в то время как стопорная гайка не может самостоятельно ослабить крепление болта благодаря своей конструкции.

Как работают стопорные гайки

Вы когда-нибудь задумывались о том, как работают стопорные гайки? Если нет, давайте обсудим. В основе их работы лежит базовый принцип фиксации болтом. Фрикционная и механическая фиксация — два основных принципа, предотвращающих ослабление стопорной гайки.

Основы фрикционной блокировки

Трение, по сути, помогает преодолеть динамические вибрации. Для этого используется нейлоновое кольцо или слегка деформированная резьба, создающая трение о резьбу болта.

Основы механической блокировки

Шплинт в корончатой ​​гайке выполняет функцию барьера (штифта), предотвращающего вращение гайки при динамической вибрации или крутящем моменте.

Основы вибрационного ослабления

Как мы все знаем, цикл вибрации может вызвать незначительное смещение гайки. Это приводит к её ослаблению. Этого можно избежать, используя нейлоновое кольцо на гайке или шплинт.

Типы стопорных гаек по механизму блокировки

Для предотвращения самоотвинчивания гайки используются стопорные гайки различных конструкций. Одним из таких типов являются самостопорящиеся гайки, которые, как можно понять из названия, фиксируются с помощью деформированной резьбы. Ниже рассматриваются некоторые распространённые типы гаек:

1.Замковая гайка

Это разновидность механической стопорной гайки. Она состоит из болта и шплинта. Шплинт вставляется в болт и паз, предотвращая откручивание гайки.

2.Шлицевая гайка

Это также тип механической стопорной гайки, в которую вставляется штифт. Она похожа на корончатую гайку, но имеет несколько широких пазов в верхней части.

3. Гайка с регулируемым моментом затяжки

Это тип фрикционной стопорной гайки, которая поглощает трение в зависимости от своих возможностей. Например, овальная стопорная гайка и гайка с искривлённой резьбой.

4. Стопорная гайка штифта

Гайка со штифтом состоит из штифта и резьбовой части. В зависимости от области применения в такой гайке можно просверлить одно или несколько отверстий. Она работает, вставляя штифт в гайку после её затяжки.

5.Джем-Нит

Контргайка также называется контргайкой (слово «контргайка» происходит от немецкого Kontermutter). Она работает, затягивая первичную гайку относительно тонкой гайки.

6. Стопорная гайка с нейлоновой вставкой

Это разновидность фрикционного стопорного устройства. Этот тип стопорного устройства состоит из нейлонового кольца, расположенного в верхней части гайки. Нейлоновое кольцо поглощает вибрацию, упруго деформируясь и возвращаясь в исходное положение. Из-за своей полимерной природы оно не способно работать в условиях высоких температур.

Стопорная гайка с нейлоновой вставкой против цельнометаллической гайки

Нейлоновая гайка-фиксатор состоит из нейлонового кольца, которое помогает поглощать вибрацию, в то время как металлическая гайка состоит из простого металла с резьбой внутри. Металлические гайки работают за счёт трения между болтом и фиксатором. Нейлоновая гайка-фиксатор имеет меньший срок службы по сравнению с металлическими гайками.

7.Keps Nut

Это также тип механического замка, используемого для одного компонента. Он состоит из гайки и свободно вращающейся зубчатой ​​шайбы, закреплённой на её верхней части и крепящейся к монтажной поверхности.

8.Искаженная нить

Это тип фрикционной стопорной гайки. В ней деформирующие витки резьбы специально создаются внутри гайки, которые затем блокируются болтом, предотвращая её откручивание.

9.Разделенный луч

В этом случае балка изгибается наружу при затягивании гайки. Благодаря этому он отличается превосходным сцеплением и возможностью повторного использования.

Типы стопорных гаек по материалам

Срок службы, коррозионная стойкость, прочность и долговечность гайки зависят от используемого материала. Ниже приведены некоторые распространённые типы материалов для общего представления:

1. Стопорные гайки из углеродистой стали

Стопорные гайки из углеродистой стали известны своей прочностью и долговечностью. Углеродистая сталь легкодоступна и экономична.

2. Стопорные гайки из нержавеющей стали

Если стопорные гайки используются в коррозионной среде, то это хороший вариант, поскольку он обладает превосходной коррозионной стойкостью. Нержавеющая сталь марки 304 может использоваться там, где вам нужен экономичный и устойчивый к коррозии материал. Нержавеющая сталь марки 316 лучше всего подходит для использования в морской и хлоридной среде.

3. Латунные/бронзовые стопорные гайки

Латунь состоит из меди и цинка, а бронза — из смеси меди и олова. Оба материала обладают хорошей коррозионной стойкостью и легко поддаются формовке благодаря хорошей обрабатываемости.

4. Стопорные гайки из алюминиевого сплава

Гайки из алюминиевого сплава можно использовать там, где требуется меньший вес и большая прочность. Например, гайки из алюминиевого сплава 7075-T6 используются в аэрокосмической промышленности из-за высоких требований к прочности, а гайки из алюминиевого сплава 6061-T6 — там, где требуется экономичность и меньшая прочность.

5. Стопорные гайки из титанового сплава

Стопорные гайки из титанового сплава используются в аэрокосмической и военной промышленности, где требуются высокая прочность и малый вес. Примером такого типа стопорных гаек является сплав Ti-6Al-4V (Grade 5).

Таблица 1: Сравнение различных свойств материалов для стопорных гаек

Рисунок 2: Сравнение прочности и веса различных материалов стопорных гаек

Как спроектировать индивидуальную стопорную гайку для вашего проекта?

Планируете разработать индивидуальную стопорную гайку для своего проекта? Раздел ниже поможет вам в проектировании стопорной гайки:

Цели проектирования

Прежде всего, определите область применения. Невозможно выбрать гайку одинаковой конструкции и из одинакового материала для всех сфер применения.

1. Механические стопорные гайки

Выбирайте эти стопорные гайки, если вы не хотите жертвовать безопасностью компонента. Выберите замковую головку или отверстие под штифт, которые идеально впишутся в канавку болта.

2.Фрикционные стопорные гайки

Его можно выбрать там, где безопасность не имеет решающего значения, а важны возможность повторного использования и экономическая эффективность. Спроектируйте размер полости и щели в нейлоне, чтобы добиться наилучших результатов по сопротивлению трению.

Класс соответствия нити

Используются разные классы резьбы, поэтому укажите класс резьбы, подходящий для вашего болта.

Преобладающий целевой крутящий момент

Необходимо указать крутящий момент, необходимый для вращения гайки, чтобы обеспечить стабильную работу.

Покрытия и обработка

Наконец, выберите покрытие и обработку, чтобы обеспечить долгий срок службы стопорной гайки. Цинкование обеспечивает хорошую коррозионную стойкость, а методы цементации обеспечивают твёрдость поверхности и мягкость сердцевины.

Рисунок 3: Распределение затрат на базовые материалы и покрытия/обработку

Повторное использование жизни

Разные материалы обеспечивают разный срок службы. Благодаря своей полимерной природе нейлоновая гайка имеет более короткий срок службы по сравнению с металлической.

Общие классы прочности стопорных гаек

Классы прочности определяются по их номерам. Класс 5 имеет более высокий предел прочности на растяжение по сравнению с классом 2. В следующем разделе вы найдете информацию о классах прочности по SAE и ASTM:

1. Классы SAE

Классы прочности SAE широко используются для углеродистых гаек. Ниже приведены классы прочности SAE, описывающие их применение и минимальный предел прочности на растяжение:

SAE Grade 2

Обеспечивает низкую прочность на растяжение по сравнению с классами 5, 8 и может использоваться для неответственных применений.

SAE Grade 5

Если ваша сфера применения — автомобилестроение, то используйте именно этот вариант, поскольку он обеспечивает среднюю прочность на растяжение.

SAE Grade 8

Класс 8 обеспечивает более высокую прочность по сравнению с классами 2 и 5. Его можно использовать в ответственных приложениях.

2. Марки ASTM

Классы ASTM используются, когда для определённого применения требуется определённый крутящий момент. Ниже приведены распространённые классы ASTM:

Категория А

Это гайка из низкоуглеродистой стали.

Класс B&F

Это гайка из среднеуглеродистой стали, ее прочность средняя.

Сорт C&G

В этих марках содержание углерода выше по сравнению с марками A, B и F.

Стандарты, размеры, моменты затяжки стопорных гаек

Необходимо указать требуемый момент затяжки и, исходя из этого, выбрать размер стопорной гайки. Эти размеры должны соответствовать требованиям различных международных стандартов.

Параметры серии потоков

Используются различные серии резьбы, но для общего и аэрокосмического применения используются соответственно UNCS и UNF.

Размер квартир

Размер поперечного сечения определяет необходимый вам размер ключа.

Преобладающая спецификация крутящего момента

Стандарты ASTM определяют приемлемый диапазон крутящего момента для проверок контроля качества.

Пределы высоты гайки

Это имеет решающее значение для стопорных гаек, например, с нейлоновыми вставками.

Применение стопорных гаек по отраслям промышленности

Ниже перечислены отрасли, в которых используются стопорные гайки:

Автомобильная силовая установка

Он защищает кронштейны выхлопной системы и наконечники рулевых тяг, используемые в автомобильной трансмиссии.

Вращающееся оборудование

В вращающемся оборудовании валы, конвейеры и компрессоры крепятся стопорными гайками. Электрооборудование

Его можно использовать в распределительном щите для защиты находящихся внутри него компонентов. Его также можно использовать в рядах трансформаторов, где постоянно присутствует вибрация.

Аэрокосмическое оборудование

Материалы низкой прочности не могут быть использованы в этих стопорных гайках. Стопорные гайки из титанового сплава могут использоваться в приводных механизмах и вспомогательном оборудовании двигателя.

Таблица 2: Применение материалов стопорных гаек в различных отраслях промышленности

Заключение

Правильный выбор стопорной гайки важен, поскольку она используется в самых разных областях, от автомобильной до аэрокосмической. Как фрикционные, так и механические стопорные гайки имеют различные области применения для предотвращения ослабления гайки. При проектировании индивидуальных стопорных гаек важно учитывать их конструкцию и механические свойства, такие как долговечность, коррозионная стойкость и прочность. Компания TOUFA обладает богатым опытом в разработке индивидуальных стопорных гаек для ваших проектов.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Как затянуть контргайку на болте?

Затяните гайку на болте вручную, а затем с помощью гаечного ключа вставьте шплинт в паз, чтобы обеспечить фиксацию.

Является ли стопорная гайка зажимной гайкой?

Специальная стопорная гайка — это особый тип стопорной гайки, которая используется для защиты колеса автомобиля от воров.

Как узнать, какая стопорная гайка мне нужна?

Вы можете выбрать правильный замок для вашего случая, приняв во внимание уровень вибрации, возможность повторного использования и условия окружающей среды.